如何处理权限约束

简介

本教程深入探讨了 Kubernetes 生态系统中认证和授权的核心概念。你将学习如何设置和管理用户对 Kubernetes 集群的访问权限，实施基于角色的访问控制（RBAC），以及应用保障 Kubernetes 环境安全的最佳实践。在本指南结束时，你将对 Kubernetes 的认证和授权机制有扎实的理解，从而能够有效地控制和管理对集群资源的访问。

Skills Graph

Kubernetes 认证与授权基础

Kubernetes 提供了一个强大的认证和授权系统，以确保对集群资源的安全访问。在本节中，我们将探讨 Kubernetes 中认证和授权的基本概念，并通过实际示例演示如何实现它们。

理解 Kubernetes 认证

Kubernetes 认证是验证试图访问集群的用户或服务账户身份的过程。Kubernetes 支持多种认证方法，包括：

1. X.509 客户端证书：客户端可以使用由 Kubernetes API 服务器信任的证书颁发机构（CA）颁发的 X.509 客户端证书进行认证。

## 生成客户端证书的示例
openssl req -new -key client.key -out client.csr
openssl x509 -req -in client.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out client.crt -days 365

2. 承载令牌：客户端可以使用承载令牌进行认证，这些令牌通常从外部身份提供程序获取或由 Kubernetes API 服务器生成。

## 使用承载令牌进行认证的示例
kubectl --token= pods < token > get

3. 基本认证：客户端可以使用存储在 Kubernetes API 服务器配置中的用户名和密码进行认证。

## 使用基本认证的示例
kubectl --username= pods < username > --password= < password > get

4. 匿名请求：Kubernetes 允许匿名请求，用于诸如健康检查和指标等公共资源。

理解 Kubernetes 授权

Kubernetes 授权是确定用户或服务账户是否具有对资源执行特定操作所需权限的过程。Kubernetes 支持多种授权模式，包括：

1. 基于角色的访问控制（RBAC）：RBAC 是 Kubernetes 中最常用的授权模式。它允许你定义具有特定权限的角色，并将这些角色分配给用户或服务账户。

## Kubernetes RBAC 角色的示例
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
  namespace: default
  name: pod-reader
rules:
  - apiGroups: [""] ## "" 表示核心 API 组
    resources: ["pods"]
    verbs: ["get", "list", "watch"]

2. 节点授权器：节点授权器负责授权 Kubernetes 节点发出的请求，例如访问 Pod 日志或附加到容器的请求。

3. Webhook 授权器：Webhook 授权器允许你与外部授权服务集成，该服务可以提供更细粒度的访问控制策略。

4. 始终允许和始终拒绝授权器：这些授权器用于测试和调试目的，不应在生产环境中使用。

通过理解 Kubernetes 认证和授权的基础知识，你可以确保对 Kubernetes 集群及其资源的安全访问。

在 Kubernetes 中实施基于角色的访问控制（RBAC）

基于角色的访问控制（RBAC）是 Kubernetes 中使用最广泛的授权模式。RBAC 允许你通过创建具有特定权限的角色，然后将这些角色分配给用户或服务账户，来定义细粒度的访问控制策略。

Kubernetes RBAC 组件

Kubernetes RBAC 的关键组件包括：

1. 角色（Roles）和集群角色（ClusterRoles）：角色定义了一组可以授予用户或服务账户的权限。集群角色与角色类似，但它们在整个集群范围内应用。

## Kubernetes 角色示例
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
  namespace: default
  name: pod-reader
rules:
  - apiGroups: [""] ## "" 表示核心 API 组
    resources: ["pods"]
    verbs: ["get", "list", "watch"]

2. 角色绑定（RoleBindings）和集群角色绑定（ClusterRoleBindings）：角色绑定和集群角色绑定用于将角色或集群角色与用户或服务账户相关联。

## Kubernetes 角色绑定示例
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: RoleBinding
metadata:
  namespace: default
  name: read-pods
subjects:
  - kind: User
    name: alice ## 名称区分大小写
    apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: Role
  name: pod-reader
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

在 Kubernetes 中实施 RBAC

要在你的 Kubernetes 集群中实施 RBAC，请执行以下步骤：

1. 定义必要的角色和集群角色。
2. 创建角色绑定或集群角色绑定，以将角色或集群角色与用户或服务账户相关联。
3. 通过测试用户或服务账户执行所需操作的能力来验证权限。

## 验证权限的示例
kubectl auth can-i get pods --namespace default --as alice

通过使用 Kubernetes RBAC，你可以确保用户和服务账户对集群中的资源具有适当的访问级别，有助于提高 Kubernetes 环境的整体安全性。

保障 Kubernetes 集群安全的最佳实践

保障 Kubernetes 集群的安全对于保护你的应用程序和数据免受潜在威胁至关重要。在本节中，我们将讨论一些保障 Kubernetes 环境安全的最佳实践。

实施最小权限原则

Kubernetes 安全的基本原则之一是最小权限原则。这意味着用户、服务账户和其他实体应仅被授予执行其任务所需的最低权限集。你可以通过使用 Kubernetes RBAC 来定义细粒度的访问控制策略来实现这一点。

## 一个严格的集群角色示例
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  name: restricted-user
rules:
  - apiGroups: [""] ## "" 表示核心 API 组
    resources: ["pods", "services", "configmaps"]
    verbs: ["get", "list", "watch"]

确保 Kubernetes API 服务器通信安全

Kubernetes API 服务器是集群的中央控制平面组件。使用强大的认证和授权机制来确保与 API 服务器的通信安全至关重要，例如：

• 对所有客户端 - 服务器通信强制实施相互 TLS（mTLS）
• 启用 RBAC 进行细粒度的访问控制
• 配置适当的网络策略以限制对 API 服务器的访问

安全地管理凭证

正确管理凭证，如 API 密钥、服务账户令牌和证书，对于 Kubernetes 安全至关重要。实施以下最佳实践：

• 使用 Kubernetes 密钥（Secrets）存储敏感信息
• 定期轮换凭证
• 限制服务账户令牌的有效期
• 避免在容器镜像或环境变量中存储凭证

实施网络分段

Kubernetes 支持各种网络策略，使你能够控制 Pod、服务和外部网络之间的网络流量流。使用网络分段来隔离应用程序的不同组件，并在发生安全漏洞时限制影响范围。

## Kubernetes 网络策略示例
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: deny-all-traffic
spec:
  podSelector: {}
  policyTypes:
    - Ingress
    - Egress

通过遵循这些最佳实践，你可以显著提高 Kubernetes 集群的安全性，并保护你的应用程序和数据免受潜在威胁。

总结

在本教程中，我们涵盖了 Kubernetes 中认证和授权的基本方面。我们探讨了各种认证方法，包括 X.509 客户端证书、承载令牌和基本认证，并讨论了 Kubernetes 授权系统，重点是广泛使用的 RBAC 模型。通过理解这些概念并实施本指南中概述的实践，你可以确保对 Kubernetes 集群的安全访问，并有效地管理用户和应用程序的权限。